Question

6．某實(shí)驗(yàn)小組在“探究加速度與物體受力的關(guān)系”實(shí)驗(yàn)中，設(shè)計(jì)出如下的實(shí)驗(yàn)方案，其實(shí)驗(yàn)裝置如圖所示．已知小車質(zhì)量M=214.6g，砝碼盤質(zhì)量m₀=7.5g，所使用的打點(diǎn)計(jì)時(shí)器交流電頻率f=50Hz．其實(shí)驗(yàn)步驟是：
A．按圖中所示安裝好實(shí)驗(yàn)裝置
B．調(diào)節(jié)長(zhǎng)木板的傾角，輕推小車后，使小車能沿長(zhǎng)木板向下做勻速運(yùn)動(dòng)
C．取下細(xì)繩和砝碼盤，記下砝碼盤中砝碼的質(zhì)量m
D．先接通電源，再放開小車，打出一條紙帶，由紙帶求得小車的加速度a
E．重新掛上細(xì)繩和砝碼盤，改變砝碼盤中砝碼質(zhì)量，重復(fù)B～D步驟，求得小車在不同合外力F作用下的加速度，回答以下問題：
（1）按上述方案做實(shí)驗(yàn)，是否要求砝碼和砝碼盤的總質(zhì)量遠(yuǎn)小于小車的質(zhì)量？否（填“是”或“否”），長(zhǎng)木板傾斜是否是為了平衡摩擦力？是（填“是”或“否”）．
（2）實(shí)驗(yàn)中打出的一條紙帶如圖所示，由該紙帶可求得小車的加速度a=0.77m/s²．
（3）某同學(xué)將有關(guān)數(shù)據(jù)填入他所設(shè)計(jì)的表格中，并根據(jù)表中的數(shù)據(jù)畫出a-F圖象（如圖），造成圖線不過(guò)坐標(biāo)原點(diǎn)最主要的一條原因是在計(jì)算小車所受的合外力時(shí)未計(jì)入砝碼盤的重力．

次數(shù)	1	2	3	4	5
砝碼盤中砝碼的質(zhì)量m/g	10	20	30	40	50
砝碼盤中砝碼的重力G/N	0.10	0.20	0.29	0.39	0.49
小車的加速度a/m•s-2	0.77	1.44	1.84	2.38	2.75

Answer 1

分析 （1）根據(jù)小車做勻速運(yùn)動(dòng)列出方程，對(duì)合外力進(jìn)行分析即可求解；
（2）在勻變速直線運(yùn)動(dòng)中連續(xù)相等時(shí)間內(nèi)的位移差為常數(shù)，根據(jù)作差法求解加速度；
（3）由圖象可知，當(dāng)外力為零時(shí)，物體有加速度，通過(guò)對(duì)小車受力分析即可求解．

解答 解：（1）當(dāng)物體小車勻速下滑時(shí)有：mgsinθ=f+（m+m₀）g
當(dāng)取下細(xì)繩和砝碼盤后，由于重力沿斜面向下的分力mgsinθ和摩擦力f不變，因此其合外力為（m+m₀）g，
由此可知該實(shí)驗(yàn)中不需要砝碼和砝碼盤的總質(zhì)量遠(yuǎn)小于小車的質(zhì)量．
實(shí)驗(yàn)前調(diào)節(jié)長(zhǎng)木板傾斜是為了平衡摩擦力．
（2）在勻變速直線運(yùn)動(dòng)中連續(xù)相等時(shí)間內(nèi)的位移差為常數(shù)，即△x=aT²，
根據(jù)作差法可知，加速度：a=$\frac{{x}_{3}-{x}_{1}}{2{t}^{2}}$=$\frac{（7.54-6.00）×1{0}^{-2}m}{2×（0.1s）^{2}}$=0.77m/s²；
（3）由圖象可知，當(dāng)外力為零時(shí)，物體有加速度，這說(shuō)明在計(jì)算小車所受的合外力時(shí)未計(jì)入砝碼盤的重力；
故答案為：（1）否；是；（2）0.77；（3）在計(jì)算小車所受的合外力時(shí)未計(jì)入砝碼盤的重力．

點(diǎn)評(píng) 解答實(shí)驗(yàn)問題的關(guān)鍵是正確理解實(shí)驗(yàn)原理，加強(qiáng)基本物理知識(shí)在實(shí)驗(yàn)中的應(yīng)用，同時(shí)不斷提高應(yīng)用數(shù)學(xué)知識(shí)解答物理問題的能力．